Редуктор для глубокорыхлителей: привод для глубокорыхлителей и рыхлителей.

Глубокая вспашка с электроприводом: где важен редуктор ВОМ.

Традиционные глубокорыхлители и рыхлители — это пассивные тяговые орудия: жесткие зубья, протаскиваемые через почву дышлом трактора, не требующие привода от ВОМ и коробки передач. Эти орудия хорошо работают на сухих, рыхлых почвах, где статическое усилие зубьев может разрушить уплотненный слой за счет чистой механической силы. Однако на глинистых, пластичных или сильно уплотненных почвах, где статическое усилие разрушения превышает тяговое усилие трактора, пассивное глубокорыхление становится нецелесообразным — колеса трактора теряют сцепление с поверхностью до того, как зубья зубьев разрушат уплотненный слой, оставляя уплотнение нетронутым. Вот здесь и пригодятся механизированные глубокие культиваторы.

Механизированный глубокорыхлитель использует приводной от ВОМ осциллирующий, вращающийся или вибрационный механизм для динамического, а не статического разрушения плотного слоя почвы. Динамический нагрузочный механизм — будь то вращающийся узел зубьев, вибрирующий стержень или глубоко расположенный ротор — прикладывает циклическую силу к почве с частотой от 5 до 20 Гц, снижая среднюю требуемую тяговую силу на 40–70 процентов по сравнению с пассивным глубокорыхлением. редуктор ВОМ Для привода этого механизма необходимо преобразовать высокоскоростной входной сигнал ВОМ (540 или 1000 об/мин) в низкоскоростной выходной сигнал с высоким крутящим моментом, необходимый для механизма разрыхления почвы — как правило, с передаточным отношением от 1:3 до 1:8 в зависимости от конструкции культиватора.

Наиболее распространенные конфигурации механизированных глубокорыхлителей включают в себя глубоко встраиваемые роторные культиваторы (аналогичные стандартным роторным культиваторам, но с более длинными зубьями, достигающими рабочей глубины от 250 до 400 мм), осциллирующие глубокорыхлители (где стойка перемещается вперед и назад с низкой частотой под управлением ВОМ) и комбинированные глубоко-мелкорыхлительные агрегаты, сочетающие пассивную стойку глубокорыхлителя с установленным за ней механизированным роторным выравнивателем. Каждая конфигурация создает свой собственный профиль нагрузки на редуктор, но все они обладают общим фундаментальным требованием высокого устойчивого крутящего момента в сочетании со способностью поглощать сильные ударные нагрузки от камней и корневой системы, встречающихся на рабочей глубине.

Принципы проектирования низкоскоростных редукторов с высоким крутящим моментом

А редуктор глубокого культиватора Это представляет собой крайний случай высокого крутящего момента в спектре проектирования сельскохозяйственных редукторов. В то время как редуктор вентилятора сеялки передает умеренный крутящий момент при очень высокой выходной скорости, редуктор глубокого культиватора передает очень высокий крутящий момент при умеренной выходной скорости — и инженерные компромиссы принципиально разные. Выходной крутящий момент при 100 об/мин, передающий 60 л.с., более чем в 4,5 раза выше, чем входной крутящий момент при 540 об/мин, передающий ту же мощность (выходной крутящий момент обратно пропорционален передаточному отношению). Такое увеличение крутящего момента требует зубьев шестерен со значительной прочностью основания, большего модуля и диаметров валов, рассчитанных на сопротивление усталости, а не только на жесткость.

Модуль зубчатой ​​передачи (параметр размера зуба, определяющий как грузоподъемность, так и скорость вращения при заданной скорости делительной окружности) для типичной выходной шестерни глубокого культиватора составляет от 5 до 8 мм — значительно больше, чем модуль 3–4 мм, используемый в редукторе роторной косилки сопоставимой мощности, где скорость вращения выше. Больший модуль обеспечивает более крупные зубья с более глубокими корнями, распределяя режущую нагрузку по большему объему материала и обеспечивая прочность на изгиб, необходимую для сопротивления растрескиванию корней зубьев при длительной работе с высоким крутящим моментом. Диаметр выходного вала в местах расположения подшипников обычно составляет от 60 до 100 мм — также значительно больше, чем 35–50 мм, характерные для высокоскоростных сельскохозяйственных редукторов, — обеспечивая площадь поперечного сечения, необходимую для выдерживания высоких крутящих сдвиговых напряжений без превышения предела усталостной прочности материала вала.

Для подшипников, расположенных рядом с выходным валом с высоким крутящим моментом, необходимо выбирать конические роликовые подшипники, а не шариковые подшипники с глубоким пазом, которые предпочтительны для высокоскоростных применений. Конические роликовые подшипники выдерживают суммарные радиальные и осевые нагрузки, создаваемые зацеплением косозубых или спиральных конических зубчатых передач при высоком крутящем моменте, а их значительно большая грузоподъемность на единицу габаритных размеров делает их единственным практическим выбором для подшипниковых позиций, расположенных рядом с выходным валом с высоким крутящим моментом. Такие производители, как [название производителя], Редуктор отбора мощности Ever-Power Для выходных валов редуктора глубокого культиватора следует выбирать комплекты конических роликовых подшипников с регулируемой предварительной нагрузкой — настройка предварительной нагрузки (обычно от 0,05 до 0,15 мм осевого сжатия) обеспечивает равномерное распределение нагрузки по роликам подшипника при высоких циклических нагрузках, характерных для почвообрабатывающих орудий.

Глубокоходные роторные культиваторы и механизированные глубокорыхлители: конструкция привода

Глубокообрабатывающий роторный культиватор увеличивает рабочую глубину стандартного роторного культиватора с типичных 150–200 мм при обычной обработке почвы до 250–400 мм при восстановлении подпочвенного слоя. Зубчатый узел несет более длинные лезвия на более тяжелом валу ротора, а редуктор, приводящий в движение ротор, должен передавать на 30–50 процентов больше мощности, чем при мелкообработке. сельскохозяйственная коробка передач при той же рабочей ширине, поскольку более глубокое зацепление зубьев потребляет пропорционально больше энергии на единицу хода вперед. При ВОМ 540 об/мин редуктор снижает скорость вращения вала ротора до 200–280 об/мин — передаточное отношение 1:1,9–1:2,7, которое обеспечивает скорость вращения кончиков зубьев ротора (5–7 м/с), необходимую для эффективного разрушения почвы и бокового измельчения на увеличенной рабочей глубине, где плотность почвы и прочность сцепления значительно выше, чем в поверхностном слое обработки. Для сравнения с оборудованием для мелкой обработки почвы, использующим аналогичную архитектуру привода, но с более низкими показателями крутящего момента, см. наше инженерное руководство по редуктор бороны проектирование и применение.

В механизированных глубокорыхлителях используется другой механизм: вместо вращающегося зубчатого узла они применяют вертикальные стойки (обычно от 4 до 8 стоек на рабочей ширине от 3 до 5 метров) с колебательным движением, приводимым в действие валом отбора мощности (ВОМ), который вибрирует каждую стойку вперед и назад с частотой от 5 до 15 Гц и амплитудой хода от 30 до 80 мм. Механизм колебания использует эксцентриковый кривошип, приводимый в движение от выходного вала ВОМ, преобразуя вращательное движение в возвратно-поступательное движение посредством кривошипно-шатунного механизма, аналогичного механизму, используемому в косилках с возвратно-поступательными ножами, но с гораздо более высокими уровнями крутящего момента. Коленчатый вал должен вращаться с желаемой частотой колебаний — от 300 до 900 об/мин, если частота колебаний составляет от 5 до 15 Гц (поскольку один цикл колебаний = один оборот кривошипа) — что требует диапазона передаточного отношения от 1:1,8 до 1:0,6 при частоте ВОМ 540 об/мин в зависимости от целевой частоты.

Защита от ударов горных пород: выживание в условиях грунта.

На рабочей глубине от 300 до 600 мм глубокие культиваторы сталкиваются с геологическими особенностями, которые никогда не встречаются в оборудовании для поверхностной обработки почвы: крупными полевыми камнями (валунами размером более 200 мм, осевшими под слоем культивируемой почвы), выходами коренных пород, погребенными корнями и пнями от предыдущих расчисток земли, а также металлическими обломками (сломанными наконечниками плугов, фрагментами ирригационных труб, столбами ограждений), которые были вспаханы в результате десятилетий традиционной обработки почвы. Каждое из этих препятствий создает ударные нагрузки на зубья или стойки, которые могут превышать нормальную рабочую силу в течение миллисекунд в 5-15 раз.

Защита от перегрузки в глубоководных культиваторах использует многоуровневый подход. Основная защита — это муфта скольжения или срезной болт вала отбора мощности, откалиброванный на срабатывание при моменте затяжки, в 1,5–2 раза превышающем номинальный крутящий момент, — защищая тем самым культиватор. редуктор ВОМ от скачков крутящего момента, которые в противном случае повредили бы зубья шестерен или привели бы к поломке валов. Индивидуальная защита хвостовика является вторичной защитой: каждый зуб или хвостовик установлен на гидравлическом или пружинном механизме аварийного отсоединения, который позволяет хвостовику отклоняться назад при столкновении с неподвижным препятствием, а затем возвращаться в рабочее положение после устранения препятствия. Гидравлические системы аварийного отсоединения (использующие гидравлический аккумулятор для обеспечения силы отсоединения) обеспечивают наивысшую точность отсоединения и устойчивость к ложным срабатываниям при столкновении с небольшими препятствиями, в то время как пружинные системы механически проще и дешевле, но требуют периодической регулировки натяжения пружины для поддержания постоянной силы отсоединения.

Спецификация материала корпуса редуктора имеет большее значение для глубоководных культиваторов, чем для большинства сельскохозяйственных орудий, из-за интенсивности ударных нагрузок. Ковкий чугун (серый чугун, EN-GJS-400-15 или более высокого класса) является минимально допустимым материалом корпуса — стандартный серый чугун разрушается под ударными нагрузками, характерными для ударов о горные породы в грунте, в то время как ковкий чугун деформируется локально без сквозного растрескивания стенок или катастрофического разрушения корпуса. Для наиболее сложных условий эксплуатации (вулканические грунты со значительным содержанием валунов, рекультивированные земли с захороненным строительным мусором) сварные стальные корпуса обеспечивают ударную вязкость в 3-5 раз выше, чем у ковкого чугуна, за счет умеренно сниженной теплопроводности — это оправданный компромисс для защиты редуктора от катастрофического разрушения при ударных нагрузках.

Расчет мощности на метр: подбор трактора и коробки передач в соответствии с рабочей шириной.

Глубокая культивация — наиболее энергоемкая операция с использованием ВОМ в традиционном сельском хозяйстве, потребляющая от 30 до 60 л.с. на метр рабочей ширины в зависимости от типа почвы, глубины обработки и скорости движения. Для сравнения: роторный культиватор для неглубокой обработки потребляет от 15 до 30 л.с. на метр, борона — от 12 до 25 л.с. на метр, а культиватор для посева — от 8 до 15 л.с. на метр. Значительно более высокая потребность в мощности при глубокой культивации отражает геометрическую реальность: удвоение рабочей глубины более чем вдвое увеличивает обрабатываемую массу почвы (поскольку стойки или зубья обрабатывают почву по всей своей длине), а более глубокий слой почвы, как правило, плотнее и связнее, чем поверхностный слой над ним.

Таким образом, для 3-метрового механизированного глубокого культиватора требуется мощность ВОМ от 90 до 180 л.с. — диапазон мощности, который ограничивает использование этого оборудования сельскохозяйственными тракторами среднего и большого размера (мощность двигателя от 130 до 250 л.с., при этом после потерь в трансмиссии на ВОМ доступно не менее 100 л.с.). сельскохозяйственная коробка передач Коробка передач должна быть рассчитана на полную непрерывную потребляемую мощность плюс 30-40-процентный запас на пиковые значения крутящего момента, возникающие при ударах о камни и корни деревьев, которые происходят несколько раз в час во время типичной работы. Недостаточный размер коробки передач, игнорирующий этот запас на пиковые значения, приводит к предсказуемым последствиям: растрескиванию корней зубьев шестерен в течение одного-двух сезонов, износу подшипников выходного вала, приводящему к повреждению корпуса, и, в конечном итоге, к полной замене коробки передач, стоимость которой в 3-5 раз превышает разницу в цене между правильно подобранной и недостаточно подходящей коробкой передач при первоначальной покупке.

Техническое обслуживание высокомоментных редукторов для работы в грунте.

Редукторы глубоких культиваторов работают сезонно — обычно от 50 до 150 часов в год интенсивной эксплуатации в период подготовки почвы перед посадкой или после уборки урожая. Сокращенное годовое количество часов работы может наводить на мысль о более длительных интервалах замены масла, но суровость условий эксплуатации говорит в пользу противоположного подхода. Рекомендуемый график замены масла — в конце каждого рабочего сезона (независимо от накопленного количества часов) — высокомоментное зацепление шестерен приводит к термической деградации, которая не полностью обратима в течение длительного периода хранения вне сезона, а конденсат воды накапливается в масле во время хранения, загрязняя поверхности шестерен и подшипников, если его не удалить до начала следующего сезона.

При каждой сезонной замене масла проверяйте люфт в зубчатых передачах. Поверните входной вал при заблокированном выходном валу и определите мертвую зону свободного вращения перед зацеплением выходной шестерни — типичный люфт в новой коробке передач составляет от 0,10 до 0,25 мм на радиусе делительной окружности шестерни (измеренном на боковой поверхности зуба выходного вала). Увеличение люфта до 0,50 мм и более указывает на значительный износ шестерни, что требует проверки подшипников и, возможно, замены шестерни до начала следующего сезона эксплуатации. Используйте синтетическое трансмиссионное масло на основе полиальфаолефинов (PAO) класса ISO VG 320 (на одну ступень тяжелее, чем VG 220, используемое в сельскохозяйственных коробках передач средней нагрузки) — повышенная вязкость обеспечивает достаточную толщину масляной пленки при высоком контактном напряжении зубьев, характерном для работы на низких скоростях и высоком крутящем моменте.

Вал отбора мощности Выбор карданного вала для глубоких культиваторов должен соответствовать требованиям к передаче высокого крутящего момента — карданные валы недостаточного размера, которые адекватно работают на оборудовании для мелкой обработки почвы, могут выйти из строя при использовании на глубокой культивации. Убедитесь, что номинальная серия вала отбора мощности (серия 6 для более высокого крутящего момента, серия 8 для самых высоких крутящих моментов) соответствует потребляемой мощности глубокого культиватора. Для глубоких культиваторов, работающих под углом более 25 градусов относительно трактора, рекомендуется использовать карданный вал отбора мощности с постоянными параметрами (ШРУС). Это часто встречается при обработке почвы вокруг границ поля или на неровной местности. Карданный вал с ШРУС устраняет циклические пульсации крутящего момента, которые возникают при работе стандартных карданных валов с шарнирами Гука под большими углами, защищая подшипники входного вала редуктора от ускоренного износа, который в противном случае вызвал бы эта пульсация.

Часто задаваемые вопросы

Редактор: Cxm